Anemometría de temperatura constante:Uuna herramienta para estudiar el flujo de capa de límite turbulenta

1. Determinación de la respuesta dinámica del sistema de cable caliente

El propósito de este procedimiento es entender la rapidez con la que el sistema de anemómetro puede responder a los cambios de la señal de flujo. Esta capacidad se mide midiendo la respuesta de frecuencia cuando la señal se enciende y apaga aplicando una onda cuadrada.

1. Asegure la sonda de cable caliente del sistema CTA dentro de un túnel de viento utilizando un eje de soporte.
2. Configure una fuente de alimentación de CC, un generador de señal y un osciloscopio y conéctelos como se muestra en la Figura 2(a). El generador de señal suministra una entrada de onda cuadrada al puente Wheatstone, y la forma de onda de salida se visualiza en el osciloscopio.
3. Encienda la fuente de alimentación de cable caliente, el osciloscopio y el generador de señal.
4. Configure el generador de señal para emitir una onda cuadrada con una amplitud de 150 mV y una frecuencia de 10 kHz.
5. Observe la señal de salida en el osciloscopio para asegurarse de que la frecuencia y la amplitud de la forma de la onda de salida son correctas.
6. Cierre la sección de prueba y conecte el puerto serie. Encienda el túnel de viento y ajuste la velocidad del aire a 40 mph.
7. Una vez que el flujo de aire se estabilice, mida la anchura del rebasamiento de la señal, s, desde el osciloscopio. Consulte la Figura 3 para la definición de .
8. Utilice el valor medido de á para obtener la frecuencia de corte del sistema de cables calientes utilizando la ecuación: f_corte a 1/1,5.
9. Apaguen el túnel de viento.

2. Calibración de cable caliente

El propósito de este procedimiento es establecer la correlación entre la velocidad del aire y el potencial eléctrico del puente Wheatstone. Esto permite medir la velocidad de flujo.

1. Ajuste la sonda de cable caliente a la posición vertical para que esté lo suficientemente lejos de la placa plana, que en este caso es el suelo del túnel de viento, de modo que se encuentra en la región de corriente libre.
2. Inicie el software de control del túnel de viento.
3. Abra el software del instrumento virtual y establezca la frecuencia de muestreo en 10 kHz y el número de muestras en 100.000. Estos parámetros están determinados por las características de flujo del campo de flujo a medir y pueden variar en función del conocimiento del requisito de convergencia de las estadísticas específicas.
4. Establezca la velocidad del túnel de viento en 0 mph y registre la tensión en el puente Wheatstone.
5. Aumente la velocidad del aire del túnel de viento en incrementos de 3 mph hasta 15 mph. Permita que el flujo se estabilice a cada velocidad de aire antes de medir la tensión.
6. Aumente la velocidad del aire del túnel de viento en incrementos de 5 mph hasta 60 mph, y mida el voltaje en cada incremento.
7. Cuando todas las mediciones estén completas, reduzca el flujo de aire a 30 mph y, a continuación, apague el túnel de viento.

Figura 3. Esquema para la anchura del rebasamiento de la señal, según se observa en un osciloscopio durante una prueba de onda cuadrada.

3. Encuesta de capa de límites

1. Usando la misma configuración que en la sección experimental anterior, baje lentamente la sonda de cable caliente hasta que toque el piso de la sección de prueba, que actuará como una placa plana.
2. Encienda el túnel de viento y ajuste la velocidad del aire a 40 mph, la frecuencia de muestreo a 10 kHz y el número de muestras a 100.000 como anteriormente.
3. Registre la lectura de voltaje en el ajuste vertical más bajo, que está al lado de la placa plana y en la capa límite.
4. Mueva la sonda verticalmente, aumentando la altura en pasos de 0,05 mm hasta la altura de 0,50 mm, y registre la lectura de voltaje en posición vertical.
5. Aumente la altura de la sonda en pasos de 0,10 mm hasta la altura de 1,50 mm y registre la lectura de voltaje en posición vertical.
6. Aumente la altura de la sonda en pasos de 0,25 mm hasta la altura final de 4,00 mm y registre la lectura de voltaje en posición vertical.
7. Cuando todas las mediciones estén completas, reduzca la velocidad del aire a 20 mph y, a continuación, apague el túnel de viento, la CTA, la fuente de alimentación, el osciloscopio y el generador de funciones.